新疆大学：《电力系统分析》课程教学课件（暂态部分）第一章 电力系统故障分析的基本知识

条大孝 Xinjiang University 第一章 电力系统故障分析的基本知识 电竞工程学院 电气工程及其自动化专业

第一章 电力系统故障分析的基本知识 第一章 电力系统故障分析的基本知识 电力系统故障分析的基本知识 Xinjiang University 电气工程学院 电气工程及其自动化专业

1-1故障概述 ●故障：一般指短路和断线，分为简单故障和复杂故障 ●简单故障：电力系统中的单一故障 ·复杂故障：同时发生两个或两个以上故障 ● 短路：指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点 接地的系统)发生通路的情况

1-1 故障概述 z 故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 z 简单故障:电力系统中的单一故障 z 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 z 短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点 接地的系统）发生通路的情况

一、短路的类型 表1-1 各种短路的示意图和代表符号 短路种类 示意图 代表符号 三相短路 f3) 两相短路接地 f1,1) 两相短路 f2) 单相短路 f1)

一、短路的类型 表1-1 各种短路的示意图和代表符号 短路种类 示意图 代表符号 三相短路 f(3) 两相短路接地 f(1,1) 两相短路 f(2) 单相短路 f(1)

二、短路的主要原因 ①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。 ②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 ③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闻，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 ④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等

二、短路的主要原因 ①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。 ②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 ③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。 ④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等

三、短路的危害 (1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可 能使设备过热甚至损坏；由于短路电流的电动力效应， 导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至 损坏。 (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并 列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势，影响通讯：

三、短路的危害 (1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应， 导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至 损坏。 (2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并 列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势,影响通讯

四、计算短路电流的目的 短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母 线、电缆等)的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的 依据，根据它可以确定限制短路电流的措施

四、计算短路电流的目的 短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母 线、电缆等）的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的 依据，根据它可以确定限制短路电流的措施

1-2恒定电势源电路的三相短路 ·恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。 一、三相短路的暂态过程 Ensin(o+a) Ensin(wt+a-120) R Easin(wt+a+120) 图1-1简单三相电路短路

1-2 恒定电势源电路的三相短路 恒定电势源电路的三相短路 • 恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。 一、三相短路的暂态过程 一、三相短路的暂态过程 图1-1 简单三相电路短路

短路前电路处于稳态： e=E sin(at+a） i=I sin(at+a-o) Im= √(R+R)2+o2(L+L')2 0'=g10(L+L) R+R EnBin(ot+a) Ensin(u+a-120'） E-3in(ucH扣+120) R

•短路前电路处于稳态： ⎭ ⎬ ⎫ = + − ′ = + sin( ) sin( ) ω α ϕ ω α i I t e E t m m 2 2 2 ( R R ) ( L L ) E I m m + ′ + + ′ = ω R R L L tg + ′ + ′ ′ = − ( ) 1 ω ϕ

假定t=O时刻发生短路 Esin(ottu) a相的微分方程式如下： E血(wHa-120) ®i+L=E sin(ot+o四 Ensin(oc+o+120) 其解就是短路的全电流，它由两部分组成： 周期分量和非周期分量

+ = E sin(ωt +α ) dt di Ri L m a相的微分方程式如下： 相的微分方程式如下： 假定t＝0时刻发生短路 其解就是短路的全电流，它由两部分组成： 周期分量和非周期分量

周期分量： 短路电流的强制分量，并记为ip ip Ipm sin(@t+a-p) Em Esin(o+s) Pm三 VR2+(@L)2 R Easin(otta-120) ol Esim(e+a+120°） R

周期分量： 短路电流的强制分量, 并记为 Pi i = I sin(ωt +α −ϕ) P Pm 2 2 R ( L) E I m Pm + ω = R L tg ω ϕ −1 =